(57)【要約】【課題】  気液混合物、すなわち、水や水蒸気を多量に含む気体や気泡を含む液体を確実に吸い込むことができ、サイホン管内の気泡の排出にも問題なく使用することが可能な気液混合物吸込装置を提供する。【解決手段】  気液混合物吸込装置１１は、密封状態のケーシング１２と、該ケーシング１２内の液をケーシング外に排出するポンプ１３と、気液混合物をケーシング１３内に吸い込む吸込経路１４と、ケーシング１２内のガスをケーシング外に排出する排気経路１５とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密封状態のケーシングと、該ケーシング内の液をケーシング外に排出するポンプと、気液混合物をケーシング内に吸い込む吸込経路と、ケーシング内のガスをケーシング外に排出する排気経路とを備えていることを特徴とする気液混合物吸込装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気液混合物吸込装置に関し、例えば、サイホン式取水装置におけるサイホン管内から空気を排出するためなどに用いられる気液混合物吸込装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溜池等の水を水田の灌漑用水として供給するための装置として、サイホン式取水装置が用いられている。このサイホン式取水装置では、サイホン管内が減圧状態になるため、水中に溶解している空気が気泡となって分離し、サイホン管の最高地点に空気溜まりが発生するとサイホンが機能しなくなる。このため、サイホン管の最高地点に、サイホン管内の気泡を排出するための気泡排出手段を設けるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−４５８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、サイホン式取水装置の設置場所の条件によっては、気泡排出手段が正常に作動しなかったり、あるいは、道路の近くではいたずらされたりするなどの問題があった。また、サイホン管の最高地点に真空ポンプを接続して強制的に気泡を排出することも考えられるが、一般に真空ポンプは気体のみを吸引する構造であり、水や水蒸気を多量に含む気体を吸引した場合、著しく耐久性を損なうとともに、部品交換等のメンテナンスが頻繁に発生するという問題があり、液体も吸引可能な水封式真空ポンプでは、封水用に清水を準備する必要があるという問題を有している。
【０００４】
そこで本発明は、気液混合物、すなわち、水や水蒸気を多量に含む気体や気泡を含む液体を確実に吸い込むことができ、サイホン管内の気泡の排出にも問題なく使用することが可能な気液混合物吸込装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の気液混合物吸込装置は、密封状態のケーシングと、該ケーシング内の液をケーシング外に排出するポンプと、気液混合物をケーシング内に吸い込む吸込経路と、ケーシング内のガスをケーシング外に排出する排気経路とを備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の気液混合物吸込装置によれば、ポンプでケーシング内の液を排出することによってケーシング内に負圧を発生させ、この負圧によって吸込経路から気体、液体及び気液混合物をケーシング内に吸い込む。したがって、ポンプは液のみを吸引するだけであるから、一般的な水中ポンプを利用することができ、従来の真空ポンプに比べて安価で取り扱いも容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は本発明の一形態例を示す気液混合物吸込装置の概略図、図２は気液混合物吸込装置をサイホン式取水装置に適用した例を示す説明図である。
【０００８】
気液混合物吸込装置１１は、密封状態のケーシング１２と、該ケーシング１２内の液をケーシング外に排出するポンプ１３と、気液混合物をケーシング１２内に吸い込む吸込経路１４と、ケーシング１２内のガスをケーシング外に排出する排気経路１５とを備えている。
【０００９】
ケーシング１２は、内部の負圧に耐えられる構造に形成されており、その天板部に、前記排気経路１５を構成するパイプの端部が接続している。この排気経路１５は、ケーシング１２内のガスの全量を排出できるような位置に設置することが望ましく、また、排気経路１５を液やガスが逆流してケーシング１２内に流入しないように、逆止弁１５ａを設けておくことが望ましい。但し、排気経路１５を小通孔あるいは小口径パイプで形成することにより、逆止弁１５ａを省略することも可能であり、通気可能な小通孔を天板部に設けるのみであってもよい。
【００１０】
前記ポンプ１３は、一般的な電動式水中ポンプであって、停止時には液が逆流可能な型式のものを使用することができる。ポンプ１３の吸込口１３ａは、ケーシング１２の底部近傍に開口しており、ケーシング１２内の底部から液を吸引するように形成されている。ポンプ１３に吸い込まれた液は、ポンプ１３の吐出経路１３ｂからケーシング外へ排出される。なお、ポンプ１３への配線は、通常は、配線貫通部を密封状態としておくことが好ましいが、僅かな隙間が有っても差し支えなく、前記排気経路１５を利用することも可能である。
【００１１】
吸込経路１４の位置は、前記吸込口１３ａの近傍でなければ任意に設定することができる。この吸込経路１４には、逆流を防止するための逆止弁１４ａが設けられている。なお、吸込経路１４はケーシング１２の壁部を貫通していなくてもよく、逆止弁１４ａをケーシング１２の外部に設けておくこともできる。また、気液混合物の状態によっては、逆止弁１４ａを省略することもでき、ポンプ１３の運転に連動して開閉する自動弁を用いることもできる。
【００１２】
このように形成した気液混合物吸込装置１１は、通常は、前記ケーシング１２を液中に設置した状態で使用する。ケーシング１２内に液が無い状態で気液混合物吸込装置１１を液中に沈めると、ガスの浮力と周囲の液圧との関係から、吐出経路１３ｂからポンプ１３を逆流して吸込口１３ａを通り、外部の液がケーシング１２内に流入するとともに、排気経路１５の逆止弁１５ａが開いてケーシング１２内のガスが排気経路１５から外部に排出され、最終的にはケーシング１２内のガスが液で置換された状態となる。
【００１３】
この状態でポンプ１３を運転すると、ケーシング１２内の液が吸込口１２ａから吸い込まれて吐出経路１２ｂから排出される状態となり、ケーシング１２内は、ポンプ１３の能力に応じた負圧状態となる。ケーシング１２内が負圧になると、吸込経路１４の逆止弁１４ａが開き、吸込経路１４を通して気体、液体及び気液混合物といった流体がケーシング１２内に吸い込まれる状態となる。このとき、排気経路１５の逆止弁１５ａは閉じ状態となっているので、排気経路１５からガスや液がケーシング１２内に流入することはない。
【００１４】
なお、排気経路１５に逆止弁１５ａを設けないときでも、排気経路１５が小通孔又は小口径パイプであって、吸込経路１４からの吸込量に比べて排気経路１５からの逆流量が十分に少ない場合は、ポンプ１３の運転によって吸込経路１４から流体を十分に吸い込むことが可能である。
【００１５】
ポンプ１３の運転は、ケーシング１２内の液が無くなるまで継続することができる。ポンプ１３を停止すると、前記同様に、ポンプ１３を逆流してケーシング１２内に液が流入するとともに、ケーシング１２内のガスが排気経路１５から外部に排出され、ケーシング１２内のガスが液で置換される。
【００１６】
このように、ポンプ１３でケーシング１２内の液を排出することによって発生させた負圧を利用して吸込経路１４からケーシング１２内に流体を吸い込むので、流体が気体、液体、気液混合物のいずれであっても吸い込むことができる。また、ポンプ１３として汎用の水中ポンプを使用することができるので、気液混合物吸込装置１１を低コストで製作することができる。
【００１７】
なお、気液混合物吸込装置１１は、ケーシング１２を液中に設置した状態で使用できない場合は、吐出経路１２ｂにケーシング１２より大きな内容積の貯液槽を接続しておき、ポンプ１３の運転でケーシング１２内から排出された液を貯液槽に貯留し、ポンプ１３を停止したときに貯液槽内の液がケーシング１２内に逆流するようにしておけばよい。但し、この場合、初回のみは貯液槽に液を溜めておく必要がある。
【００１８】
次に、サイホン式取水装置に前記気液混合物吸込装置１１を適用した例を説明する。サイホン式取水装置は、溜池２１から取水して灌漑用のパイプライン２２に給水するためのものであって、堤体２３を跨ぐようにして比較的大きな口径のサイホン管２４を配置している。このサイホン管２４の溜池側には、取水フロート２５に設けられた吸入口に逆止弁を介して接続するフレキシブル管２６と、サイホン管２４内を満水状態にするための注水ポンプ２７とが設けられており、パイプライン２２側は遮断弁２８を介してパイプライン２２に接続している。なお、サイホン式取水装置は、従来のサイホン式取水装置、例えば、前記特許文献１に記載されたサイホン式取水装置において、気泡の排出手段を除いて同じ基本構成を採用することができる。
【００１９】
そして、サイホン管２４の最高地点には、サイホン管２４内の気泡を上昇させてサイホン管２４内から取り除くための空気溜２９が設けられており、この空気溜２９に、気液混合物吸込装置１１の前記吸込経路１４が接続されている。気液混合物吸込装置１１は、フロート３１の下部に設置されており、溜池２１の水面が変動しても常に水面下の所定位置に保持されるように形成されている。また、吸込経路１４の全体あるいはその一部は、気液混合物吸込装置１１の上下動に追随するためのフレキシブル管で形成されている。さらに、吸込経路１４は、空気溜２９内の空気を確実に吸い込むことができるように、比較的小口径のパイプを用いて空気溜２９の最上部に接続することが好ましい。
【００２０】
サイホン式取水装置は、サイホン管２４や取水フロート２５を所定位置に設置すると、フレキシブル管２６先端の吸入口から逆止弁を介して溜池２１の水がフレキシブル管２６やサイホン管２４の溜池側に流入する。このとき、サイホン管２４内の空気は、開状態の遮断弁２８を通って、あるいは、空気溜２９、吸込経路１４を通って気液混合物吸込装置１１から外部に排出される。
【００２１】
次に、遮断弁２８を閉じて注水ポンプ２７を運転し、注水ポンプ２７からサイホン管２４内への注水を開始する。この注水によってサイホン管２４内の空気が吸込経路１４を経て気液混合物吸込装置１１から外部に排出され、遮断弁２８までのサイホン管２４内が満水状態になる。なお、フレキシブル管２６側は、逆止弁が閉じることによって吸入口から水が流出することはない。このサイホン管２４内の満水状態は、気液混合物吸込装置１１から空気が排出されなくなったことで確認できる。また、気液混合物吸込装置１１のケーシング１２内には、サイホン管２４からの水が流入し、また、ポンプ１３を逆流した水が流入することによって満水状態となる。
【００２２】
サイホン管２４内が満水状態になった後、注水ポンプ２７を停止し、遮断弁２８を開くと、サイホン効果によって溜池２１の水がパイプライン２２に供給される。この状態でサイホン管２４内は減圧状態になるが、吸込経路１４の逆止弁１４ａが閉じ状態になるので、ケーシング１２内に空気が残っていても、この空気がサイホン管２４内に流入することはない。
【００２３】
このようにしてサイホン式取水装置で給水を行うと、水中に溶解している空気が気泡となり、最高地点を通過する際にサイホン管２４内から空気溜２９に上昇し、空気溜２９に捕捉される。この状態で気液混合物吸込装置１１のポンプ１３を運転してケーシング１２内に負圧を発生させることにより、空気溜２９に捕捉された空気を空気溜２９から吸込経路１４を経てケーシング１２内に吸い込むことができ、サイホン管２４や空気溜２９内から空気を確実に排出することができる。
【００２４】
また、空気溜２９内の空気を全て吸い込んだ後は、空気溜２９内に流入した水を吸込経路１４から吸い込むことになるが、前述のように、気液混合物吸込装置１１は、気体、液体、気液混合物のいずれであっても吸い込むことができるので、何ら問題となることはない。
【００２５】
サイホン式取水装置に付設した気液混合物吸込装置１１の運転は、各種条件に応じて適当に設定することができるが、通常は、一定時間間隔で一定時間だけ行うようにすればよく、例えばタイマーを設けて２，３時間毎に数秒乃至数分だけ気液混合物吸込装置１１を運転することにより、空気溜２９内の空気を確実に排出することができる。これにより、サイホン管２４内に空気が溜まってサイホンが機能しなくなることを防止でき、サイホン式取水装置による給水を長期間にわたって安定した状態で継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一形態例を示す気液混合物吸込装置の概略図である。
【図２】気液混合物吸込装置をサイホン式取水装置に適用した例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１１…気液混合物吸込装置、１２…ケーシング、１３…ポンプ、１３ａ…吸込口、１３ｂ…吐出経路、１４…吸込経路、１４ａ…逆止弁、１５…排気経路、１５ａ…逆止弁、２１…溜池、２２…パイプライン、２３…堤体、２４…サイホン管、２５…取水フロート、２６…フレキシブル管、２７…注水ポンプ、２８…遮断弁、２９…空気溜、３１…フロート
【図１】
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【図２】
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